CC BY
28
© A.B. Дунаев, 2013
УДК 621.899 A.B. Дунаев
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ В АТП СП «ЭРДЭНЭТ»
Изложены особенности применения и контроля качества моторных масел дизелей горно-транспортных машин в условиях их эксплуатации.
Ключевые слова: моюше-диспергируюшие свойства, загрязненность, обводненность, вязкость, капельная проба, экспресс-контроль и экспресс-ремонт моторных масел.
Не все, даже известные Российские и зарубежные [1, 2] поставщики моторных масел обеспечивают заявленное в рекламе качество своих масел. Требуется обязательный их входной контроль по щелочному числу, вязкости, загрязненности, а если масло поставляется в железнодорожных цистернах, то и по обводненности.
Применение масел самых высоких классов качества, как правило, не оправданно. Они целесообразны только для самых экстремальных условий работы моторов, что редко. К тому же, эти масла заметно дороже. При выборе масел следует ориентироваться на рекомендации моторостроителей, отступая от них в сторону повышения качества масла при старении моторов или при ужесточении условий эксплуатации от предусмотренных заводом-изготовителем [3]. Применение высших сортов дорогих масел без должного качества и своевременности технического обслуживания не гарантирует исключения ускоренного изнашивания моторов и их аварий. Никакое масло не даст ожидаемого эффекта без надлежащего обслуживания машин, при не устраняемом загрязнении и обводнении масел и впускного воздуха [3].
Следует определять срок смены масел не по рекомендациям завода-изготовителя техники, а по фактическому состоянию масла [4, 5, 6]. Заметное увеличение срока службы может быть при новом моторе, легких условиях эксплуатации, хорошем обслуживании и при очень качественном масле, а при старом моторе и при плохом обслуживании, когда масло загрязняется, обводняется, разжижается топливом, портится из-за не устраняемых неисправностей системы смазки, сроки службы масла резко сокращаются [3]. В то же время современные масла, например, классов качества Св-4, в исправных моторах, в хороших условиях эксплуатации и обслуживания, как показала практика, могут работать до 1,5 тыс. часов на горнотранспортной технике, до 4 тыс. часов на грузовиках в легких условиях или до 150 тыс. км пробега легковых автомобилей [5].
По мере старения мотора, изнашивания его кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы, а также снижения давления в системе смазки по другим причинам следует переходить на более вязкие масла [3]. Здесь, а также во многих других условиях, следует отказываться от применения всесезонных масел.
О всесезонных маслах, например, М-6з/10В и маслах классов вязкости БАБ 10Ш-30, 15Ш-40 и им подобных. «Всесезонность» этих масел преувеличена и порой приносит вред моторам. Во-первых, при напряженном режиме работы ЛВС вязкости всех масел в ЦПГ снижаются до примерно равного минимального значения, которое при 100 °С должно быть не менее 3 сСт [5]. Во-вторых, полимерные присадки, загущающие маловязкое базовое масло, под механическим воздействием в маслонасосах и в других сопряжениях ЛВС относительно быстро разрушаются. Во время работы вязкость этих масел через 20—100 часов уменьшается на 25— 50 %, что повышает пусковой износ (Ж. «За Рулем», 3, 2002 г., с. 105). Разрушение присадок происходит и при транспортировке и при длительном хранении масел, поэтому перед применением масло может потерять 10—20% вязкости. В этом случае возможна ошибка при выборе вязкости масла на целый класс. В-третьих, всесезонные масла дороже. В-четвертых, как правило, в парке предприятий больше машин старых, изношенных, для которых нужны более вязкие, чем по норме, масла [3], а всесезонные масла усиливают их изнашивание.
Лалее, если техника используется интенсивно и масло заменяется через 250—500 часов, то нет смысла применять всесезонное масло, т. к. в короткий период маловероятны зима и лето. А если ЛВС пускаются теплыми, то смысл всесезонных масел отсутствует совсем.
Разработчики и производители таких масел предупреждают: «Применение всесезонных моторных масел требует тщательной проверки» во всех условиях эксплуатации и в каждом конкретном случае. 228
После 2—3 лет эксплуатации все моторы горно-транспортной техники требуют промывки системы смазки. Игнорирование промывки существенно сокращает ресурс и масла и мотора. Из Российских промывочных масел доверия заслуживают препараты Челябинской серии «Лавр» от ООО «ЛАВР XXI век», масла разработки ВНИИ НП марок МПТ-1, МПТ-2 и масла марки «Квалитет. Препараты «ЛАВР» представляют концентрированный комплекс поверхностно-активных веществ и направленных растворителей разной химической природы, активно воздействующих на смолистые, коксовые и нагаровые отложения на деталях двигателей. Масло МПТ-2М по ТУ 0253-04500151742-03 рекомендуется для автотракторных, судовых и тепловозных дизелей. Оно на основе маловязких масляных фракций, обладающих высокой смазывающей способностью, содержит до 10% композиции моющих, диспергирующих, противоза-дирных и других присадок. Его производство освоено на ряде НПЗ России и допущено к применению Решениями Государственной Межведомственной Комиссии.
Высококачественные и дорогие масла, не пригодные к применению только из-за загрязненности, но имеющие большой запас рабочих свойств по остальным показателям, подлежат очистке от мехпримесей и повторному использованию, хотя-бы по пониженному классу качества.
Практика показывает, что для увеличения срока службы масла, да и мотора, маслофильтры, в соответствии с результатами экспресс-контроля масла, требуется менять чаще, чем само масло. Центробежные масло-очистители подлежат обязательному обслуживанию не реже чем через 200—250 часов работы.
Если ведется регулярный учет расхода топлива и масла на доливку между его сменами, то имеется возможность контролировать удельный расход масла на угар в цилиндро-поршневой группе. Конечно, необходимо исключать явные потери на утечки, угар в турбокомпрессоре и другие потери, которые не должны быть значительными. Поэтому имеется возможность простого и эффективного диагностирования общего состояния цилиндропоршневой группы ЛВС и определять время ее переборки (по резкому росту угара масла свыше 2—2,5 %, но не более 4,5%) без применения какого-либо диагностического средства.
Многие моторы, особенно горных и дорожно-строительных машин, требуют от владельцев дополнительных мер по защите от загрязнения системы смазки и впуска воздуха. Эти разнообразные меры, упущенные изготовителями техники, резко повышают ресурс мотора и масла. Например, в АРМ-1 АТП СП «Эрдэнэт» для автосамосвалов БелАЗ-7512 защитили маслобаки, ввели их периодическую очистку, провели ремонт воздуховодов и шкафов с воздухофильтрами, ставили защитные экраны перед шкафами воздухоочистителей, защищали нижние воздухофильтры экранами от брызг грязи, изменили порядок мойки машин, а новые дизели «Cummins» с обоих сторон надежно закрыли прочными экранами.
С начала 90-х годов произошло заметное изменение соотношения стоимостей овеществленного (машины, оборудование, материалы) и живого (зарплата) труда. Это требует изменения соотношения между затратами на техническое обслуживание и затратами на ремонт машин. То есть, нужно чаще проводить работы по ди-аг-ностированию и обслуживанию,
особенно по узлам защиты систем смазки, топливоподачи, охлаждения, воздухоподачи двигателей, гидроприводам, контрольно-измерительным системам, по системам и механизмам управления, что в целом резко повышает надежность и срок службы машин, снижает затраты на ремонт, приобретение техники и на сами горнотранспортные работы.
В качестве примера приближения к этому можно привести комплексную комис-сионную проверку автосамосвалов БелАЗ в АРМ-1 АТП СП «Эрдэнэт» еженедельно во взрывной день с 14 до 16 часов. При этом водители самостоятельно проводят работы по техническому обслуживанию и мелкому текущему ремонту, а по замечаниям комиссии проводятся дополнительные работы.
В России, Китае, на Украине, в Финляндии, в некоторых других странах Европы и Азии ширится применение различных добавок к моторным маслам для «безразборного ремонта» дизелей, бензиновых моторов, силовых передач и гидродриводов с их предварительным диагностированием для предотвращения ошибочных работ. Это заметно продлевает срок службы изношенных агрегатов, обеспечивает их безаварийную работу на низкокачественном масле, а кратковременно и в случае потери масла [7—12]. Особенно эффективны в этом Красноярские трибо-технические наноалмазы КАРАТ-5, композиция АРВК от ИМАШ РАН, а также ряд серпентиновых трибопрепа-ратов.
Простой, с «капельной пробой» на фильтровальной бумаге, экспресс-контроль моторного масла [4, 5, 6] должен стать нормой для каждого мастера ТО и ремонта моторов. Он позволяет своевременно выявлять в масле воду, грязь, ухудшение моющих свойств, недопустимое старение масла и перегрев моторов.
Имеется возможность оказывать помощь горно-транспортным предприятиям в налаживании использования и контроля масел по следующим направлениям:
• эксплуатационного физико-химического анализа;
• спектрального анализа на установке МФС-7М;
• экспресс-контроля масел без применения сложных и дорогих приборов, но доступного любому мастеру и даже водителю. Этот контроль в силу оперативности и простоты подлежит повсеместному применению.
Особенности экспресс-контро-
ля моторного масла дизелей горной техники. Множество показателей моторного масла определяется при его разработке, подготовке к производству, изготовлении и различных испытаниях, а потребитель обязан контролировать только основные рабочие показатели масла, в т.ч. для диагностирования мотора.
Основные моторные свойства масла таковы: смазывающие (или антиизнос-ные, антизадирные и антифрикционные), моюще-диспергирующие (предотвращающие образование нагаров и отложений), антикоррозионные и нейтрализующие кислые продукты сгорания дизтоплива. Прямой контроль этих свойств эксплуатационникам затруднен, контролируют только доступный перечень прямых и косвенных физических и химических показателей, сопряженных с перечисленными свойствами. К ним относятся щелочное число и моюще-диспергирующие свойства, кинематическая вязкость и температура вспышки масла, загрязненность мехпримесями, водой, топливом. Весьма полезен спектральный анализ концентраций присад-кообразующих металлов и продуктов изнашивания деталей, в основном для диагностирования двигателей. Разнообразные стандартные методы контроля
масел (более 35) трудоемки, сложны, требуют дорогостоящей оснащенности и высококвалифицированного персонала, да и не все нужны в практике. Поэтому эффективен экспресс-контроль, включающий простые инструментальные и органолептические методы, не требующий дорогостоящего оборудования и приборов, но естественно менее полный. Однако, как показала многолетняя практика, этот контроль позволяет оперативно и достоверно выявлять заметное ухудшение рабочих свойств масла и основные неисправности двигателей, что дает возможность устранять их повышенное изнашивание и аварии, а также заменять масла в соответствии с фактической потребностью. Впервые основу экспресс-контроля масла в 1947 г. разработала фирма «Shell» [5], другие элементы этого контроля разработаны ведущими отраслевыми НИИ РФ [4, 6], введены в руководства по эксплуатации некоторых транспортных [13] и судовых дизелей и используются зарубежными фирмами.
Цели экспресс-контроля: выявление и предупреждение недопустимого ухудшения моющей способности масел, обводненности, разжижения диз-топливом, засорения мехпримесями и падения вязкости в целях резкого уменьшения износов двигателей, предотвращения аварий их кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы; выявление несоответствия качества свежего масла паспортным данным, его недопустимой обводненности и загрязненности; подготовка рекомендаций по экспресс-восстановлению временной работоспособности масла и предотвращению аварийного изнашивания двигателя при работе без смены масла.
Основные аварийно-опасные ухудшения показателей масла приведены ниже:
Обводнение масла. Вода наносит большой вред качественным моторным маслам. Лаже небольшое ее количество (0,1...0,2 %), взаимодействуя с присадками масел, быстро (за несколько дней при нормальной температуре или за несколько часов работы дизеля в номинальном режиме) разлагает их. После этого в масляных системах ЛВС образуются липкие отложения, забивающие маслофильтры, трубки, каналы, масло-заборники и вызывающие неисправности клапанов масляных систем. Особенно быстро разрушаются самые активные присадки, поглощающие влагу из окружающего воздуха. Вследствие распада присадок снижается щелочное число масел, ухудшаются их смазывающие, антиизносные, моюще-диспергирую-щие свойства, они вспениваются, увеличивается скорость отложений лаков и нагаров в ЦПГ, а из-за вымывания защитных присадок повышается коррози-онность масла, особенно к деталям из цветных металлов. Естественно, что при этом износ деталей ЛВС возрастает, а надежность его работы, особенно КШМ, падает вплоть до аварийных за-диров подшипников.
Вода не желательна в маслах вообще, но с небольшим ее количеством (до 0,05 % в свежих и до 0,10 % в работающих маслах) приходится мириться из-за трудности удаления воды и дефицитности масел. Обводненные свежие масла (0,05...0,10 %) не пригодны по номинальному назначению. После отстаивания их можно применять в менее ответственных агрегатах.
Механические примеси. Основной причиной изнашивания деталей ЛВС в эксплуатации является загрязненность масел, поэтому контроль и борьба с загрязненностью масел имеет первостепенное значение. Опасны твердые механические частицы (кремнезем из пыли, твердые металлические частицы), имеющие твердость выше или равную твер-
дости трущихся деталей и вызывающие абразивное изнашивание. Мягкие механические и органические частицы, как правило, не опасны, а при повышенных зазорах в некоторых сопряжениях даже полезны.
Разжижение топливом. Вязкость и смазывающая способность (маслянистость). Они обусловливают прочность масляной пленки между трущимися деталями, от которой зависит их нагрузочная способность, износостойкость, стойкость к задиру и другим повреждениям, а отсюда и надежность узлов трения. Каждый агрегат в конкретных условиях требует свою — оптимальную вязкость. С утяжелением условий его работы (например, повышение нагрузки на подшипники коленчатого вала и температурного режима масла) требуется повышенная вязкость. Требуемая вязкость повышается и с износом подшипников КШМ, когда снижается давление в системе их смазки [3].
По мере нормальной работы ЛВС вязкость незагущенного минерального масла медленно растет из-за механических (грязь, продукты изнашивания) и органических (продукты окисления и выгорания масел) примесей. Снижается же вязкость масел без загущающих присадок только из-за разжижения топливом (при его неполном сгорании из-за неисправности топливной аппаратурой и износа ЦПГ). При этом снижение вязкости сопровождается снижением температуры вспышки, которая имеет также и самостоятельное значение и определяет потери масла на угар. У всесе-зонных же масел с загущающими присадками вязкость быстро падает из-за деструкции присадок (без снижения температуры вспышки), что требует особого внимания при их применении.
Концентрация присадок, определяющая эксплуатационные свойства масел. Это (а не вязкость) — основной показатель качества масел, обусловливаю-
щий их ценность, надежность работы и ресурс ЛВС. Именно по нему в первую очередь проводится подбор масел. К сожалению, полный контроль присадок в маслах потребителем не возможен, а экспресс-методом по «капельной пробе» возможна примерная оценка только моюще-диспергирующих свойств, что не снижает значения такой проверки в эксплуатации ЛВС. Правда, распространяются реактивы «экспресс-щелочность», которые позволяют ориентировочно определять щелочное число, а по нему судят о концентрации пакета присадок в целом.
Срок службы. Априорная регламентация срока смены масла не оправданна. Срок службы масла кончается моментом снижения до допустимых значений показателей загрязненности, обводненности и моторных свойств. Последнее определяется моментом, когда срабатывание присадок приводит к снижению щелочного числа до 2,5—3,5 мг КОН/г у низкокачественных масел и до 4—5 у высококачественных, или до уровня на 10...20 % выше возрастающего кислотного числа. Однако определение щелочного и кислотности масел в условиях эксплуатации машин затруднительно.
Изготовители дизелей не могут дать точных рекомендаций по срокам службы масел как из-за разнообразия и изменчивости условий эксплуатации и нестабильности качества технического обслуживания двигателей, так и непредсказуемой вариации качества масел даже одной и той же марки. Заводским ориентиром является, например, нормативное количество израсходованного дизелем топлива на единицу объема его картерного масла соответствующего класса качества, но с учетом угара масла: малому угару соответствуют несколько меньшие сроки и наоборот. Ориентиры предназначены для нормальных условий эксплуатации и качест-
венного технического обслуживания ЛВС. Они требуют уточнения на основе входного контроля свежего и периодического контроля работающего масла
Основные факторы корректировки срока службы масла:
• соотношение фактических показателей качества свежего масла с нормативами;
• соответствие условий работы масла (часовой расход топлива, температура масла в длительном режиме, качество работы системы очистки масла и перио-дичость ее обслуживания) показателям, заданным заводом-изготовителем ЛВС;
• степень ухудшения состояния двигателя, частично определяемая через снижение мощности, повышение удельного расхода топлива и масла, расходом картерных газов, полнотой сгорания топлива, износом подшипников КШМ и падением давления масла для них, интенсивностью обводнения и разжижения топливом, загрязнением мехприме-сями (через систему воздухоподачи, маслозаливные отверстия и сапуны) и через дымность отработавших газов;
• при переходе на более качественное масло, при хорошем техсо-стоянии дизеля или улучшении его обслуживания срок службы масла повышается, что и следует из многолетней практики эксплуатации дизелей судов, тепловозов, дизель-генераторных установок, автомобилей, сельхозмашин. В то же время, с износом и с усилением неисправностей дизеля, при пониженном качестве масла (что все сильнее проявляется в маслах РФ и в маслах новых агрессивных иностранных маслофирм), упущениями в техническом обслуживании сроки службы масла заметно снижаются. Субъективное же значительное сокращение срока службы масла для «повышения срока службы двигателя» может дать обратный эффект как по
снижению ресурса ДВС, так и по экономике его применения.
Безусловно, при нарушении допустимых значений любого показателя масла, как по загрязненности, обводненности, вязкости и температуре вспышки и, особенно, при сворачивании и изменении цвета «капельной пробы», масло подлежит срочной смене. Решение о смене масла только по наступлению черного цвета неверно.
Годность масла к работе по данным контроля уточняют с учетом особенностей предстоящей работы машин до ближайшего обслуживания. При этом могут возникать ситуации, когда в ближайшее время невозможно провести полное ТО системы смазки, но возможен экспресс-ремонт масла, что является элементом рекомендаций.
Экономическая эффективность контроля, на примере автосамосвалов БелАЗ АТП СП «Эрдэнэт», такова, что только в 2000 г. от рационального применения масла М-14В2 на 21 машинах с дизелями 8ДМ-21А, без учета эффекта от предотвращения аварийных износов дизелей, получена экономия в 42,5 тыс. $. Срок службы масла М14В2 доведен, в среднем, до 650 час при заводских рекомендациях 750 час. Для дизелей «Cummins» KTA-38C и KTA-50C срок службы масла «Mobil Korea» класса качества CG-4 доведен до 1200 час при среднем сроке 800 час и рекомендованном фирмой «Камминз» сроке для масел классов СС и CD 125— 250 час. При этом, данные анализов показывали запас работоспособности масел класса CG-4 до 1500 час. У 40-тонных автосамосвалов БелАЗ с дизелями ЯМЗ эффективность контроля и своевременной профилактики обусловлена предотвращением интенсивного изнашивания дизелей из-за более частого и более резкого за-
грязнения, разжижения дизтопливом и обводнения масла. Особенно эффективен экспресс-контроль для двигателей с большим сроком службы. С постоянным ростом цен на топливо-смазочные материалы и увеличением их дефицита необходимость в экспресс-контроле масел повышается. Организация рабочего места такого контроля даже для нескольких горнотранспортных машин окупается за месяц.
Порядок контроля: Пробы масла рекомендуется брать еженедельно, а при ухудшении состояния дизеля и масла — ежедневно. Лля экспресс-анализа на работающем дизеле берется 150 г масла перед доливкой свежего. Лля полного анализа нужно 200 г.
При заборе проб получают от водителя, тракториста-машиниста информацию об условиях работы и симптомах неисправностей дизеля: перегрев, расход масла на угар, давление и уровень масла, характер дымления дизеля, течи масла, воды, топлива, состояние воздушного тракта, чистоту и исправность сапунов, маслозаливных горловин, чистоту дизеля, проводимые работы по ТО, ремонту и устранению неисправностей. Контролеру также целесообразно самостоятельно осматривать и ослушивать ЛВС. Это нужно для уточнения причин ухудшения состояния масла и дизеля.
Экспресс-контроль масла включает проверку обводненности, вязкости и температуры вспышки, загрязненности по индикатору «ИЗЖ» и стеклянным пластинам, а также «капельную пробу» для определения моющих свойств, содержания мех-примесей и проверки возможного перегрева масла. Контроль щелочного числа проводится заявочно из-за дефицитности реактива. Лругие про-
верки проводятся при неоднозначности экспресс-контроля, в предаварий-ном состоянии дизелей, по указаниям руководства предприятия или по желаниям владельцев техники.
Отрицательные результаты контроля любого показателя масел, свидетельствующие о его браковочном состоянии (попадание воды, дизтоплива, мехпримесей, снижение вязкости и срабатывание присадок) служат основанием для экстренных
мер по устранению неисправностей дизеля и восстановлению качества масла.
Длительность контроля — не более 0,5 ч. Определен минимум простых средств для экспресс-контроля на сумму до 1500 руб. При необходимости автором может быть оказана техническая помощь по изложенным вопросам и получению технологической карты по экспресс-контролю масел.
1. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник. М., Техинформ, 1999.
2. Сафонов A.C. и др. Масла для автотракторных двигателей. Свойства, классификация, ассортиментные группы. СПб., НПИКЦ, 2004.
3. Григорьев M.A. и др. Моторное масло и надежность двигателей. М., Стандарты, 1985.
4. Авторские свидетельства СССР № 201768, 267248, 348078, 513163 на экспресс-методы определения необходимости замены масла. Авторы: Хмелевой Н.М., Пасечников Н.С.
5. Уильям Гергель (Корпорация «Луб-ризол») Периодичность замены дизельных масел. Доклад на 2-й Международной конференции по проблемам разработки, производства и применения смазочных материалов. Бердянск, 2—6.09.1997.
6. Резников В.Д. Анализ моторного масла — лучший способ диагностики двигателя. Журналы «Автоперевозчик», № 6 и № 7, 2001.
7. Зуев В.В. Конституция, свойства минералов и строение земли (энергетические аспекты). СПб., Наука, 2005.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
8. Гнатченко И.И. и др. Автомобильные масла, смазки, присадки. Справочник автомобилиста. СПб. — Москва, Полигон — АСТ, 2000.
9. Башенок A.B., Казарезов В.В., Тало-вина И.В., Костенко В.В. Серпентины в триботехнике. Журнал «Минералогия», № 1, 2002.
10. Дроздов Ю.Н.и др. Повышение антифрикционных и противоизносных свойств смазочных материалов путем введения композиций присадок различной природы и происхождения. Доклады межд. конгр. «Механика и трибология транспортных систем-2003» в двух томах. Ростов н/Д., РГУПС, 2003.
11. Шабанов А.Ю. Очерки современной автохимии. Мифы или реальность? СПб., 2004 г.
12. Балабанов В.И. и др. Безразборный сервис автомобиля. Обкатка, профилактика, очистка, тюнинг, восстановление. М., Известия, 2007.
13. Дизели ДМ-21А. Руководство по эксплуатации (0390-00-000 РЭ). \ГШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Дунаев Анатолий Васильевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заместитель заведующего лаборатории № 5.4 ГНУ ГОСНИТИ, [email protected]
_А
